一种激光打孔方法和装置的制作方法

专利名称：：一种激光打孔方法和装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种激光加工的方法和装置，特别地，涉及一种脉冲激光打孔的方法和装置。
背景技术：
：材料打孔技术在工业制造领域有着广泛的应用。传统的机械钻孔方式可以方便地实现孔径小至约100微米，孔深/孔径比小于101的材料钻孔；当要求孔深/孔径比大于101时，通常采用电子束和激光打孔方式进行精确打孔。电子束打孔和激光打孔的原理类似，电子束和激光能量以热的形式被材料吸收，使材料升温高于其熔点，并借助材料气化反冲力或辅助吹气使熔化材料脱离基体材料，或使材料直接气化，实现烧蚀打孔。对于激光打孔，由于短脉冲激光打孔热影响区小，近年来被广泛应用于高质量的材料精细加工领域。采用脉冲激光打孔时，通常将激光光束经由一组光学元件聚焦于工件上被打孔位置处，激光开启后，被打孔位置处及附近材料被激光辐射加热升温，材料升温的速度由激光脉冲宽度、脉冲能量以及材料属性所决定，当材料温度超过材料熔点或沸点时，材料通过熔化和气化去除。研究表明，材料熔化物的喷溅以及材料气化是脉冲激光材料去除的主要途径。普通短脉冲激光光束包含一系列独立的激光脉冲101，如图1所示。其脉冲宽度通常为10飞秒至1微秒，在已投入实际应用的材料精细打孔领域，更多采用1皮秒至500纳秒的脉冲宽度。同时，通常采用的脉冲重复频率为10赫兹至10千赫兹。在激光打孔的工业应用中，为了满足不同类型、样式的打孔要求，人们采用了不同打孔方法。一旦实现了所要求的打孔精度，剩下的工作就在于如何提高加工效率以降低成本。为了提高激光打孔效率，人们采用了脉冲空间整形、辅助高压气体喷嘴等方法提高打孔效率。专利200680025361.5介绍了一种激光穿孔方法及加工装置，该加工装置在被加工物体的加工部位照射激光，从与激光同轴配置的喷嘴向加工部位喷射辅助气体，使辅助气体覆盖被加工部位，进而在该加工部位加工贯通孔。该发明需要增加辅助吹气系统，增加了系统的复杂性。01113609.X介绍了一种激光打孔装置及其二步打孔方法。其装置包括一台长脉冲的长波长激光器和一台短脉冲的短波长激光器。其打孔过程分为两步(1)调节聚焦透镜的前后位置，打开长波长激光器输出激光脉冲，工件穿孔后关闭输出；(2)调节聚焦透镜的前后位置使聚焦在工件待加工面上的激光焦斑等于所要加工的孔径，打开短波长激光器输出激光脉冲。该发明装置及打孔方法，提高了加工孔的质量，但由于其打孔过程中需要调节聚焦透镜的前后位置，难以提高打孔工作效率。本发明采用复合脉冲的新方法促进短脉冲激光打孔的效率。使用本发明所述复合脉冲打孔方法和装置替代普通脉冲进行打孔，可以在较低能量密度，较低脉冲重复频率的情况下得到较高的打孔效率，这对降低加工成本有着重要意义。
发明内容为了提高激光打孔效率，本发明提供一种激光打孔的方法和装置，采用包含至少两个子脉冲的激光复合脉冲经由聚焦透镜聚焦于打孔位置实施打孔。本发明提出的激光打孔方法为产生包含至少两个子脉冲的激光复合脉冲，将复合脉冲经由聚焦透镜聚焦于工件上的待打孔位置实施打孔。子脉冲宽度约为1皮秒至500纳秒，复合脉冲内子脉冲间隔时间约为1纳秒至50微秒，复合脉冲间隔时间约为0.1毫秒至100毫秒，远大于复合脉冲内子脉冲间隔时间，复合脉冲内第一子脉冲强度大于被打孔材料的烧蚀域值，在第一子脉冲照射后，被打孔位置及附近材料被加热超过材料熔点；同一复合脉冲内的后续子脉冲在被打孔位置及附近材料已熔化、并处于熔化状态时照射被打孔位置。复合脉冲中后续子脉冲产生的气化反压力迫使和/或加速被打孔位置处的熔化材料脱离材料基体，和/或后续子脉冲加速熔化材料的气化。包含至少两个子脉冲的复合脉冲由以下方法产生将由一个激光器发出的脉冲激光束分束，对其中一束或几束通过延长光路进行延时，再将延时光束与未延时光束合束；或将由延时控制器控制的至少两个激光器发出的脉冲激光束进行合束。复合脉冲内子脉冲在空间上彼此重合，在时间上彼此分离。所述激光打孔方法最适合加工的孔深范围为0.4毫米至3.0毫米。本发明提出的激光打孔装置包括一台产生脉宽约为1皮秒至500纳秒的脉冲激光器，脉冲间隔时间约为0.1毫秒至100毫秒；一个准直望远镜，将所述脉冲激光器产生的光束扩束准直；至少一个分光模块，其从所述脉冲激光器产生的光束中分裂出若干分支光束；至少一个延时光路，使所述分支光束经过不同长度的传输路径；至少一个合束镜，将所述分支光束合并，组成空间重合的复合光束；一个聚焦透镜，将所述复合光束聚焦于工件的待打孔位置处。分光模块由一个半波片和一个偏振分束镜构成，通过调节半波片在垂直于光轴的平面内的旋转角度，可以连续改变反射光束和透射光束的能量分配。合束镜由一个偏振分束镜构成。延时光路可由两个或多个平面反射镜构成，激光脉冲在平面反射镜间多次反射，产生延时；延时光路也可由两个凹面反射镜组成的凹面镜延时腔构成，激光脉冲在凹面镜延时腔内多次反射，产生延时，通过调节延时光束入射凹面镜延时腔的角度可以实现不同的脉冲延时；延时光路也可由一定长度的传能光纤构成；延时光路还可由平面反射镜，和/或凹面镜延时腔，和/或传能光纤构成。延时光路使得各分支光束内相对应的激光脉冲相继延时约1纳秒至50微秒。本发明提出的另一激光打孔装置包括至少两台产生脉宽约为1皮秒至500纳秒的脉冲激光器，脉冲间隔时间约为0.1毫秒至100毫秒；至少一个延时控制器，其分别与所述脉冲激光器相连接，使得每个激光器产生激光脉冲的间隔时间约为1纳秒至50微秒；一个由反射镜和合束镜构成的合束光路，将所述脉冲激光器产生的激光束合并为空间重合的复合光束；一个小孔光阑；一个准直望远镜，将合束后的复合光束扩束准直；一个聚焦透镜，将所述复合光束聚焦于工件的待打孔位置处。图1是与本发明相关的普通脉冲激光器产生的脉冲序列示意图。图2是本发明一种激光打孔方法中采用的包含两个子脉冲的复合脉冲序列示意图。图3是本发明一种激光打孔方法中采用的包含多个子脉冲的复合脉冲序列示意图。图4是本发明一种激光打孔方法和装置的一个实施例所采用的打孔装置示意图。图5是本发明采用图4所示打孔装置的打孔结果与普通脉冲打孔结果的对比照片。图6是本发明一种激光打孔方法和装置的一个实施例中得到的复合脉冲打孔速度与普通脉冲打孔速度的对比图。图7是与本发明相关的采用空间不完全重合的复合脉冲烧蚀材料的效果图。图8是本发明一种激光打孔方法和装置的另一个实施例所采用的装置示意图。图9是本发明一种激光打孔方法和装置的另一个实施例中得到的复合脉冲打孔深度与普通脉冲打孔深度的对比图。图10是本发明一种激光打孔方法和装置的另一个实施例所采用的装置示意图。具体实施例方式为进一步阐明本发明为达成预定发明目的所采用的方法和装置，以下结合附图及较佳实施例，对本发明提出的激光打孔方法和装置及其具体实施方法、步骤及特征进行详细说明。在本发明的一个实施例中，采用包含两个子脉冲的激光复合脉冲实施打孔。同一复合脉冲内的两个子脉冲间隔时间的选取必须满足当第二个子脉冲作用于被打孔材料时，打孔位置处的材料已熔化、并处于熔化状态。此时，激光作用点处于熔化状态使得材料对第二子脉冲能量的吸收率得到提高；同时，由第二子脉冲产生的气化反压力迫使和/或加速被打孔位置处的熔化材料脱离材料基体，和/或第二子脉冲加速熔化材料的气化。图2是本实施例中包含两个子脉冲202的复合脉冲201序列示意图。图3是本发明另一些实施例中使用的包含三个或更多个子脉冲302的复合脉冲301序列示意图。其中，子脉冲202(或302)宽度可为1皮秒至500纳秒；复合脉冲201(或301)内子脉冲202(或302)间隔时间可为1纳秒至50微秒；复合脉冲201(或301)间隔时间远大于复合脉冲201(或301)内子脉冲202(或302)间隔时间；复合脉冲间隔时间由激光器重复频率决定，其范围可从10赫兹到10千赫兹，对应的复合脉冲间隔时间为100毫秒-0.1毫秒；复合脉冲201(或301)内子脉冲202(或302)在空间上彼此重合，在时间上彼此分离。上述包含至少两个子脉冲的复合脉冲201(或301)可由以下方法产生将由一个激光器发出的脉冲激光束分束，对其中一束或几束通过延长光路进行延时，再将延时光束与未延时光束合束；或将由延时控制器控制的至少两个激光器发出的脉冲激光束进行合束ο在本发明的一个实施例中，采用图4所示打孔装置获得包含两个子脉冲的复合脉冲并实施打孔。包含两个子脉冲的复合脉冲的产生过程为激光器401产生的线偏振激光光束405经准直透镜组402准直，进入由半波片403和一个偏振分束镜404构成的比率可调的分束系统，通过调节半波片403在垂直于光轴的平面内的旋转角度，可以连续改变反射光束4010和透射光束4011的能量分配，反射光束4010经由多个反射镜408反射，延长传输光路约15米，产生滞后于透射光束4011约50ns的延时，随后通过另一偏振分束镜4014合并两光束，两光束合并后在空间上重合，成为复合光束4012。经上述步骤，普通单脉冲被变换为具有50纳秒间隔时间的复合脉冲。此后，可选择地，由1/4波片406将复合光束4012由线偏振光变换为圆偏振光；复合光束4012最后经由聚焦透镜407聚焦于工件409的待打孔位置，实施打孔。在本发明另一实施例中，采用图8所示打孔装置获得包含两个子脉冲的复合脉冲并实施打孔。包含两个子脉冲的复合脉冲的产生过程及聚焦打孔光路与上一实施例相似，但使用如图8中所示的凹面镜延时腔801及多个反射镜408产生脉冲延时。反射光束4010经由一个反射镜408耦合进入凹面镜延时腔801，其由共焦放置的凹面反射镜一802和凹面反射镜二803所组成。进入凹面镜延时腔801的光束在其中往复反射以延长光路，从而产生滞后于透射光束4011的延时。通过选择凹面镜延时腔参数(例如凹面镜的焦距、两凹面镜之间的距离等)和调节反射光束4010进入凹面镜延时腔801的入射角度，可以调节反射光束传输光路的距离，从而调节延迟时间。图8中，凹面反射镜二803的尺寸小于凹面反射镜一802的尺寸，使用中，可选择两个完全一样的凹面反射镜构成凹面镜延时腔801。相较于上一实施例中所述由多块平面反射镜构成的延时光路，凹面镜延时腔801结构简单，占用空间小，且可在不改变光路元件结构和数目的情况下，调节反射光束的延迟时间；另外，光束在凹面镜延时腔801中多次往复反射，可在较小空间内获得较长延时，如微秒量级的延时。在本发明另外一些实施例中，还可以采用不同长度的传能光纤或光导臂产生脉冲延时。在本发明的另一实施例中，采用图10所示打孔装置将两台不同激光器发出的激光脉冲合并为复合脉冲并实施打孔。如图10所示，从脉冲激光器一1001产生的脉冲激光束通过平面反射镜1008反射，并与从脉冲激光器二1002发出的脉冲激光束在分光镜1003处合并为空间重合的复合光束，复合光束通过小孔光阑1004滤除杂散光后，经由凹透镜1005和凸透镜1006组成的准直透镜组准直，最后经由聚焦透镜1007聚焦于工件409待打孔位置。延时控制器1009与激光器一1001和激光器二1002相连接，当激光器一1001发出一个激光脉冲时触发延时控制器1009，经过一定时间延迟后，延时控制器1009向激光器二1002发出触发信号，触发激光器二1002产生一个激光脉冲。通过设定延时控制器1009的延时数值，调节构成复合脉冲的子脉冲间隔时间。在本发明另外一些实施例中，与图10所示装置类似，还可采用三台或更多台不同脉冲激光器，将三台或更多台不同脉冲激光器发出的激光脉冲合并为复合脉冲并实施打孔。在本发明的一个实施例中，采用图4所示打孔装置对厚度为1毫米的301#不锈钢板实施打孔的结果照片示于图5之中。照片为被打孔不锈钢板的背面照片，其示出了采用不同数量的复合脉冲或普通脉冲进行打孔后，被打孔工件背面是否形成孔的出口501，即工件是否被孔贯穿的情况。可以明显看出，对于普通脉冲(图5上图)，当脉冲数量增长到13000个，才能贯穿Imm的301#不锈钢板，形成通孔；而对于复合脉冲(图5下图)，600个以上的复合脉冲就能贯穿1毫米厚的301#不锈钢板，形成通孔。相比于普通脉冲打孔，本发明所述复合脉冲打孔方法使打孔速度大幅度提高。图5所示结果中使用的普通脉冲和复合脉冲的能量均为约1毫焦，复合脉冲能量定义为其所包含的所有子脉冲能量之和。其他打孔实验参数为激光波长1047纳米，普通脉冲脉宽约20纳秒，普通脉冲间隔时间约0.25毫秒，复合脉冲中子脉冲脉宽约20纳秒，复合脉冲中两子脉冲能量相同，均为复合脉冲能量的1/2，同一复合脉冲中子脉冲间隔时间约80纳秒，复合脉冲间隔时间约0.25毫秒。在上一实施例的另一个实验中，分别使用不同能量的复合脉冲和普通脉冲对厚度为1毫米的301#不锈钢板实施打孔，形成贯穿孔所需的脉冲数示于图6中。从图6可以明显看出，在脉冲能量大于0.8毫焦、低于2.5毫焦时，相同能量的复合脉冲可以获得高于普通脉冲的打孔速度；当脉冲能量低于1毫焦，复合脉冲的打孔速度明显降低；而当脉冲能量高于1毫焦时，随着脉冲能量增加，复合脉冲的打孔速度不再明显增长，其平均脉冲烧蚀率保持约为2.5微米/脉冲。此处，平均脉冲烧蚀率定义为打孔深度除以打孔所用复合脉冲数。由以上实验结果分析得出，当复合脉冲能量过低时，例如低于0.8毫焦，复合脉冲内后续子脉冲产生的气化反压力不足以迫使和/或加速被打孔位置处的由复合脉冲内第一子脉冲产生的熔化材料完全脱离材料基体，因此复合脉冲的打孔速度明显降低；而当复合脉冲能量达到一定值时，例如1.0毫焦，复合脉冲内后续子脉冲产生的气化反压力足以迫使和/或加速被打孔位置处的熔化材料完全脱离材料基体，复合脉冲的打孔速度达到最大值；此后即使复合脉冲能量继续增加，打孔速度也不再明显增长。另一方面，随着脉冲能量的增长，普通脉冲打孔速度基本呈线性增加，当脉冲能量达到2.5毫焦时，普通脉冲的打孔速度接近于复合脉冲的打孔速度，复合脉冲打孔速度快的优势不再明显。综上所述，对于301#不锈钢板，优选的复合脉冲能量范围为0.8毫焦至2.5毫焦，为了在保证打孔效率的同时减小打孔系统功耗，更优选地，复合脉冲能量范围为1毫焦至1.5毫焦。在本发明的一个实施例中，使用上述复合脉冲打孔方法在不同厚度的钢、铝、铜、铝合金等工件上加工贯穿孔，加工所用复合脉冲的能量为达到或接近该种材料使用复合脉冲加工时所能获得的最大打孔速度的能量的最小值。并将复合脉冲打孔速度与使用具有相同能量的普通脉冲打孔速度相比较，得到加工不同深度孔时，复合脉冲打孔速度与普通脉冲打孔速度相比的提高率(提高率定义为穿孔所需普通脉冲数除以穿孔所需复合脉冲数)，列于下表中<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>实验结果表明，对于同一厚度的工件，复合脉冲在不同材料的工件上所获得的速度提高率不同，例如，对于1毫米厚的工件，复合脉冲在钢材料上能获得约30倍的打孔速度提高率；而在铜材料上，复合脉冲仅能获得约5倍的打孔速度提高率。然而，无论对哪一种材料，当材料厚度小于0.4毫米或材料厚度大于3.0毫米时，复合脉冲打孔速度并无明显提高。出现上述现象的原因是在于，当工件较薄，即打孔孔深较浅时，激光打孔时产生的熔化材料易于扩散出孔外，复合脉冲对于熔化材料向孔外扩散的加速作用并不明显；随着孔深加深，复合脉冲对于熔化材料向孔外扩散的加速作用越来越明显，复合脉冲打孔速度提高率也随之增加；但当孔深继续增加时，即使使用复合脉冲打孔方法，熔化材料也越来越难以扩散出孔外，因此，复合脉冲打孔速度提高率也随之降低。从以上实验结果和分析可知，本发明所述复合脉冲打孔方法适宜加工孔的深度范围为0.4毫米至3.0毫米，优选的范围是0.6毫米至2.5毫米，更优选的范围是0.8毫米至2.0毫米，最优选的范围是1.0毫米至1.5毫米。在本发明一个实施例中，采用图8所示打孔装置对铝质和铜质工件实施精细打孔，工件厚度为0.6毫米。复合脉冲包含两个脉宽为1皮秒的子脉冲，复合脉冲内子脉冲间隔时间约为2纳秒，激光波长为800纳米。图9为分别采用不同打孔脉冲数的复合脉冲以及普通脉冲打孔所得到的烧蚀深度的对比数据。对于两种金属材料，相同数目的复合脉冲均能获得高于普通脉冲的打孔深度。本实施例采用的复合脉冲能量和普通脉冲能量均为1.2毫焦。对于前20个脉冲，复合脉冲在铝质和铜质工件上的平均脉冲烧蚀率分别约为1.05微米/脉冲和2.1微米/脉冲，分别为普通脉冲平均脉冲烧蚀率的2.25倍和2.2倍。在本发明另一实施例中，采用图10所示打孔装置对一种含硅、镁等成份的铝合金进行打孔。由于表面光洁度高的铝合金对入射激光的初始反射率较高，因此使用脉宽较长的500纳秒激光脉冲作为复合脉冲的第一子脉冲，以提高铝合金对激光的吸收率；而将脉宽较短的20纳秒激光脉冲作为复合脉冲的第二子脉冲，由于在相同脉冲能量情况下脉宽较短的激光脉冲功率密度较高，易于产生较大气化反压力来迫使和/或加速被打孔位置处的熔化材料离开被打孔位置，从而加速孔的形成。调节延时控制器，使分别由两个激光器发出的激光脉冲构成间隔时间为30微秒的复合脉冲。激光器一1001的脉冲能量为4毫焦，中心波长为1064纳米；激光器二1002的脉冲能量为3毫焦，中心波长为532纳米，其构成能量为7毫焦的复合脉冲。采用上述复合脉冲对铝合金进行打孔，平均脉冲烧蚀率可达约7.8微米/脉冲。若仅使用一台脉冲激光器1002进行普通脉冲打孔，脉冲能量为7毫焦时，平均脉冲烧蚀率约为1.5微米/脉冲，复合脉冲打孔效率约为普通脉冲打孔效率的7倍。复合脉冲内子脉冲脉宽可为1皮秒至500纳秒，在此范围内，脉冲宽度越短，热影响区越小，打孔越精细，但设备成本越高；反之，脉冲宽度越长，热影响区越大，打孔越粗糙，但设备成本降低，且通常能进一步提高打孔效率。因此，对于精度要求高的打孔加工，优选的，复合脉冲内子脉冲脉宽为1皮秒至1纳秒，更优选的，复合脉冲内子脉冲脉宽为1皮秒至100皮秒。而对于较大孔径，且精度要求不高的孔的加工，优选的，复合脉冲内子脉冲脉宽为100纳秒至500纳秒，更优选的，复合脉冲内子脉冲脉宽为200纳秒至500纳秒。复合脉冲内子脉冲脉宽可以相同或不同，优选地，使用脉宽较长的激光脉冲作为复合脉冲的第一子脉冲，以提高材料对激光的吸收率；使用脉宽较短的激光脉冲作为复合脉冲的第二子脉冲，其易于产生较大气化反压力来迫使和/或加速被打孔位置处的熔化材料离开被打孔位置，从而加速孔的形成。复合脉冲内子脉冲的能量可以相同或不同，但复合脉冲内第一子脉冲强度应大于被打孔材料的烧蚀域值，即在第一子脉冲照射后，被打孔位置及附近材料被加热超过材料熔点；并且，复合脉冲中后续子脉冲的能量应使得其与材料作用产生的气化反压力能迫使和/或加速被打孔位置处的熔化材料脱离材料基体。所有的激光波长均可应用于本发明所述打孔方法，优选地，选用的激光波长应满足被打孔材料对该波长有较高的吸收率的条件。构成所述复合脉冲的子脉冲波长可以相同或不同。所有固体材料均可使用于本发明所述打孔方法进行打孔，优选地，选用激光烧蚀时能产生较多熔化物的材料，例如金属。此外，复合脉冲内的子脉冲间隔时间的选取必须满足同一复合脉冲内的后续子脉冲作用于被打孔材料时，打孔位置处的材料已熔化、并处于熔化状态。为了查明激光脉冲与材料作用后，激光作用点熔化状态的存在时间，并进一步说明复合脉冲打孔效率提高的原因，进行如下实验。为了便于观察，使用一个包含两个子脉冲，且两个子脉冲在焦点位置空间部分重合的复合脉冲烧蚀不锈钢工件表面，用带CCD的显微镜拍摄其熔池形貌，结果如图7所示。图7中，左图对应子脉冲间隔时间为1毫秒的复合脉冲烧蚀所得熔池，右图对应子脉冲间隔时间为25纳秒的复合脉冲烧蚀所得熔池。左右两图中，两子脉冲作用区域的相互位置关系相同前一子脉冲作用区域处于右下方，后一子脉冲作用区域处于左上方，两个作用区域部分重叠。当子脉冲间隔时间为1毫秒时(左图)，可以分别观察到前一子脉冲和后一子脉冲与材料表面作用形成的两个完整的部分重叠的熔池。而对于子脉冲间隔时间为25纳秒的复合脉冲(右图)，在熔池内可以发现一条熔液流的轮廓，其位置已不在左图示出的由两个子脉冲分别形成的熔池的边缘处，在前一子脉冲和后一子脉冲的重叠区域观察不到由前一子脉冲产生的熔化重铸物。这一现象表明，后一子脉冲产生的气化反压力能推动前一子脉冲产生的熔化物离开后一子脉冲的作用区域；且在前一子脉冲作用25纳秒后，激光作用区正处于高温熔化状态。由上述实验现象可以判断，当使用包含空间完全重合的子脉冲的复合脉冲进行打孔时，由后一个子脉冲产生的气化反压力会迫使和/或加速被打孔位置处的熔化材料离开被打孔位置，从而加速孔的形成。延长上述实验中子脉冲的间隔时间到几十微秒后，仍能观察到与图7中右图类似结果，这说明在前一子脉冲作用几十微秒后，激光作用区仍能保持高温熔化状态。权利要求一种激光打孔方法，产生包含至少两个子脉冲的激光复合脉冲，激光复合脉冲经由聚焦透镜聚焦于工件上的待打孔位置实施打孔，子脉冲宽度约为1皮秒至500纳秒，复合脉冲内子脉冲间隔时间约为1纳秒至50微秒，复合脉冲间隔时间约为0.1毫秒至100毫秒，复合脉冲间隔时间远大于复合脉冲内子脉冲间隔时间，复合脉冲内第一子脉冲强度大于被打孔材料的烧蚀域值，在第一子脉冲照射后，被打孔位置及附近材料被加热超过材料熔点，同一复合脉冲内的后续子脉冲在被打孔位置及附近材料已熔化、并处于熔化状态时照射被打孔位置。2.如权利要求1所述激光打孔方法，其特征在于，复合脉冲中后续子脉冲产生的气化反压力迫使和/或加速被打孔位置处的熔化材料脱离材料基体，和/或后续子脉冲加速熔化材料的气化。3.如权利要求1所述激光打孔方法，其特征在于，所述包含至少两个子脉冲的复合脉冲由以下方法产生将由一个激光器发出的脉冲激光束分束，对其中一束或几束通过延长光路进行延时，再将延时光束与未延时光束合束；或将由延时控制器控制的至少两个激光器发出的脉冲激光束进行合束。4.如权利要求1所述激光打孔方法，其特征在于，所述复合脉冲内子脉冲在空间上彼此重合，在时间上彼此分离。5.如权利要求1所述激光打孔方法，其特征在于，所述脉冲激光打孔方法最适合加工的孔深范围为0.4毫米至3.0毫米。6.一种激光打孔装置，其包括一台产生脉宽约为1皮秒至500纳秒的脉冲激光器，脉冲间隔时间约为0.1毫秒至100毫秒；一个准直望远镜，将所述脉冲激光器产生的光束扩束准直；至少一个分光模块，其从所述脉冲激光器产生的光束中分裂出若干分支光束；至少一个延时光路，使所述分支光束经过不同长度的传输路径；至少一个合束镜，将所述分支光束合并，组成空间重合的复合光束；一个聚焦透镜，将所述复合光束聚焦于工件的待打孔位置处。7.如权利要求6所述激光打孔装置，其特征在于，所述分光模块由一个半波片和一个偏振分束镜构成，通过调节半波片在垂直于光轴的平面内的旋转角度，可以连续改变反射光束和透射光束的能量分配。8.如权利要求6所述激光打孔装置，其特征在于，所述延时光路由多个平面反射镜，和/或凹面镜延时腔，和/或传能光纤构成。9.如权利要求6所述激光打孔装置，其特征在于，所述延时光路使得各分支光束内相对应的激光脉冲相继延时约1纳秒至50微秒。10.一种激光打孔装置，其包括至少两台产生脉宽约为ι皮秒至500纳秒的脉冲激光器，脉冲间隔时间约为0.1毫秒至100毫秒；至少一个延时控制器，其分别与所述脉冲激光器相连接，使得每个激光器产生激光脉冲的间隔时间约为1纳秒至50微秒；一个合束光路，将所述脉冲激光器产生的激光束合并为空间重合的复合光束；一个小孔光阑；一个准直望远镜，将合束后的复合光束扩束准直；一个聚焦透镜，将所述复合光束聚焦于工件的待打孔位置处。全文摘要一种激光打孔方法和装置，采用包含至少两个子脉冲的激光复合脉冲经由聚焦透镜聚焦于待打孔位置实施打孔。在本发明所述打孔装置的一个实施例中，激光器401发出的脉冲激光束405经由偏振分束镜404分束，垂直反射光束4010通过凹面镜延时腔801延长光路获得延时，然后将延时光束与未延时光束4011经由偏振分束镜4014合束，合束后的激光束4012经由聚焦透镜407聚焦于工件409的待打孔位置实施打孔。该方法和装置与普通脉冲打孔方法相比，显著提高激光打孔效率。文档编号B23K26/06GK101811227SQ20091030053公开日2010年8月25日申请日期2009年2月24日优先权日2009年2月24日发明者王晓东申请人:王晓东